(57)【要約】【課題】  使用者の尿流検知時間により洗浄水量を決定し、使用者の動きにより洗浄水供給バルブの開閉制御を行うことで、使用状態に応じた適量な洗浄水の供給を行うとともに、使用者に違和感のないタイミングで洗浄を行う。  【解決手段】  使用者および使用者の尿流を検知するセンサ部を設け、前記センサ部は使用者の体動および使用者の尿流を検知することにより出力信号を出力し、前記出力信号が一定時間以上出力されることにより、その出力時間に応じて洗浄する制御部を設けた自動洗浄機能付き小便器であって、前記制御部は、使用者の体動に基づく検知信号により洗浄の開始を決定し、尿流に基づく検知信号を検知した時間が継続、或いは累積で所定時間以上検知することにより使用者の尿流検知を確定させ、使用者の尿流を検知した時間に応じて洗浄する時間を決定することを特徴とする【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者および使用者の尿流を検知するセンサ部を設け、前記センサ部は使用者の体動および使用者の尿流を検知することにより出力信号を出力し、前記出力信号が一定時間以上出力されることにより、その出力時間に応じて洗浄する制御部を設けた自動洗浄機能付き小便器であって、前記制御部は、使用者の体動に基づく検知信号により洗浄の開始を決定し、尿流に基づく検知信号を検知した時間が継続、或いは累積で所定時間以上検知することにより使用者の尿流検知を確定させ、使用者の尿流を検知した時間に応じて洗浄する時間を決定することを特徴とする、自動洗浄機能付き小便器装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動洗浄機能付き小便器であって、前記制御部は、使用者が小便器に対して接近或いは離遠する検知信号により、洗浄の開始を決定することを特徴とする、自動洗浄機能付き小便器装置。
【請求項３】
請求項１および２記載の自動洗浄機能付き小便器であって、前記制御部はセンサ部から出力された出力信号により使用者を非検知と判断し、且つ使用者の尿流を検知した場合には、使用者を検知と判断することを特徴とする、自動洗浄機能付き小便器。
【請求項４】
前記制御部は、センサ部より出力される出力信号により使用者の尿流検知終了後、所定時間経過することにより使用者を非検知と判断することを特徴とする、請求項１乃至３記載の自動洗浄機能付き小便器。
【請求項５】
前記制御部は、使用者の尿流を検知する間隔により洗浄する時間を変化させることを特徴とする、前記請求項１乃至４記載の自動洗浄機能付き小便器。
【請求項６】
前記制御部は、使用者の体動に基づく検知信号の継続時間または累積時間を計測し、前記尿流を検知した時間が継続、或いは累積で所定時間以上検知しなかった場合、前記使用者の体動に基づく検知信号を検知した時間が継続、或いは累積で所定時間以上検知することにより使用者検知を確定させ、前記使用者検知の時間により洗浄時間を決定することを特徴とする、前記請求項１乃至５記載の自動洗浄機能付き小便器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体および人体から排泄される尿流を検知し洗浄水の制御を行う自動洗浄機能付き小便器装置に関する。 
【背景技術】
【０００２】
従来、用足し後の便器本体の洗浄を自動化するために、便器に赤外線センサー等の人体検知センサーを設置し、一定時間以上使用者を検知した場合には、その後に使用者が離れたことを検知して、一定量の洗浄水を流すようにしたものがある。しかし、このような人体検知に基づいた自動洗浄システムでは、用足しの有無、小便の量に関わらず一定の洗浄水を流していたので、先浄水に無駄が多かった。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
また、尿流を検知してその検知時間に応じて洗浄水量を制御する方法も提案されているが、人体から排泄された尿流の検知により洗浄を行うため、使用者が小便器前に立っているにも関わらず洗浄を行ったり、使用者が小便器から立ち去るにも関わらず洗浄を行わず、少し時間を置いた後に洗浄するなど、従来の人体検知による洗浄方式と洗浄タイミングが異なり、違和を感じることがあった。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献１】実開昭６３−１４５９７３号公報（第４−９頁、第２図）
【特許文献２】ＷＯ０３／０２１０５２号公報（第１−７頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した便器に人体検知センサーを設置して、一定時間以上使用者を検知し、人体が離れることにより一定量の洗浄水を流すようにしたものでは、用足しの有無、小便の量に関わらず一定の洗浄水を流していたために無駄な洗浄水が有り、尿流の検知時間に応じて洗浄水量を制御する方法では、尿量に応じた洗浄水量であるため、洗浄水は無駄にはならないが、尿流検知により洗浄タイミングを制御しているために、使用者が小便器前に立っているにも関わらず洗浄を行ったり、使用者が小便器から立ち去るにも関わらず洗浄を行わず、少し時間を置いた後に洗浄を行うなど、従来の人体検知方式と洗浄タイミングが異なり違和感があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、使用状態に応じた適量な洗浄水の供給を行うとともに、使用者に違和感のないタイミングで洗浄を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、使用者および使用者の尿流を検知するセンサ部を設け、前記センサ部は使用者の体動および使用者の尿流を検知することにより出力信号を出力し、前記出力信号が一定時間以上出力されることにより、その出力時間に応じて洗浄する制御部を設けた自動洗浄機能付き小便器であって、前記制御部は、使用者の体動に基づく検知信号により洗浄の開始を決定し、尿流に基づく検知信号を検知した時間が継続、或いは累積で所定時間以上検知することにより使用者の尿流検知を確定させ、使用者の尿流を検知した時間に応じて洗浄する時間を決定することを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、洗浄のタイミングは使用者の体動に基づく検知信号により行うために、従来の赤外線式の人体検知センサによる洗浄タイミングと同様であり違和感がなくなる。また、洗浄水量は使用者の尿流検知時間により決定するため、尿量に応じた適切な洗浄水を流し、無駄な洗浄水を流すことなく節水することが可能となる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の自動洗浄機能付き小便器であって、前記制御部は、使用者が小便器に対して接近或いは離遠する検知信号により、洗浄の開始を決定することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、洗浄の開始は使用者の接近／離遠により決定されるため、単に使用者の検知／非検知で洗浄を行うことなく、確実に使用者が小便器装置に対して近づく、或いは遠ざかる動作を検知することにより洗浄を行うため、小便器前方を通過する人などを誤検知することなく、適切に洗浄することが可能となる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１および２記載の自動洗浄機能付き小便器であって、前記制御部はセンサ部から出力された出力信号により使用者を非検知と判断し、且つ使用者の尿流を検知した場合には、使用者を検知と判断することを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、使用者の尿流を検知するのは小便器前方に使用者が存在するはずである。そこで、使用者の尿流を検知することにより強制的に使用者を検知と判断することにより、誤動作なく洗浄動作を行うことが可能となる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記制御部は、センサ部より出力される出力信号により使用者の尿流検知終了後、所定時間経過することにより使用者を非検知と判断することを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、使用者の放尿動作後、一定時間経過することにより使用者を非検知とすることにより、使用者の小便器からの離遠が判断できない場合であっても確実に洗浄することが可能である。また、着衣作業が長引いている場合などでは、一定時間経過後に洗浄動作を行うため、臭いを気にすることなく着衣作業を行うことができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記制御部は、使用者の尿流を検知する間隔により洗浄する時間を変化させることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、前回使用者からの経過時間が短ければ洗浄水量を少なめ、経過時間が長ければ洗浄水量を多めにすることにより洗浄水量を可変することで節水できる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、前記制御部は、使用者の体動に基づく検知信号の継続時間または累積時間を計測し、前記尿流を検知した時間が継続、或いは累積で所定時間以上検知しなかった場合、前記使用者の体動に基づく検知信号を検知した時間が継続、或いは累積で所定時間以上検知することにより使用者検知を確定させ、前記使用者検知の時間により洗浄時間を決定することを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、前立腺肥大症の方に多く見られるように、放尿の仕方が断続的な場合などは、使用者の尿流信号が出ているものの、継続或いは累積で所定時間以上検知することが出来ず、尿流検知を確定させることができない。その際には、使用者の検知時間に応じて洗浄水量を決定することにより、誤検知なく洗浄を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、使用者の尿量に応じた適切な洗浄水量を供給するとともに、使用者に違和感を与えることのないタイミングで洗浄を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、発明の実施の形態を、添付図面により詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の自動洗浄機能付き小便器装置の構成を示す図である。
小便器１１の内部或いは背面には、センサ部１２および制御部１３が収められている。小便器１１の上面背面には小便器のボール部内空間を洗浄するための水を供給する為の給水部１４が設けられ、ボール部内空間の上部には、洗浄水吐水出口１５が設けられている。ボール部内空間の下部には、封水を形成する為のトラップ部１６と排水口１７が設けられている。
センサ部１２によって使用者や尿が検出された場合には、洗浄水が給水部１４を通過して洗浄水吐水口１５から吐出されることによりボール部内空間を洗い流して、トラップ部を通過して排出口から排出される。この際、洗浄水吐出口１５は、ボール部内壁面の汚れを洗い落とすように配置されているので、洗浄水はボール部内壁面に沿って下方に流れてゆく。また、使用者から放出される尿は、一旦ボール部内壁面に衝突した後にボール部内壁面に沿って下方に流れてゆく場合と、直接にボール部内下部に向けて放出される場合とがある。いずれの場合においても、使用者から放出してからトラップ部に至るまでの尿の流れは、ボール部内壁面とほぼ平行になる。
【００２１】
次に本発明の主要部分である、センサ部と、小便器装置の洗浄水の吐水制御を行う制御部について詳しく説明する。
図２は、センサ部１２の構成を示す構成図である。図２に示すように外部に信号を電波として送信するための送信信号を生成する発振部２１と、送信波として１０ＧＨｚ程度のマイクロ波を送信する送信部２２と、送信部から送信されたマイクロ波の検知対象物２７（本実施例においては小便器使用者）からの反射波を受信する受信部２３と、送信信号および受信信号を基に低周波数の出力信号を抽出する信号抽出部２４とを備える。
【００２２】
送信部２２より送信信号として送信されたマイクロ波は、小便器使用者２７へ当たり、その反射波が受信信号となり受信部２３に受信される。信号抽出部２４により送信信号および受信信号を基に低周波数のドップラ信号が抽出される。
前記低周波数のドップラ信号は、電波によるドップラ効果を利用した信号であり、下記の（１）式で示される。
ΔＦ＝Ｆｓ−Ｆｂ＝２×Ｆｓ×ｖ／ｃ  （１）
【００２３】
（１）式において、ΔＦはドップラ周波数であり、Ｆｓは送信波の周波数（送信周波数）であり、Ｆｂは反射波の周波数（反射周波数）であり、ｖは検知対象物の移動速度であり、ｃは光速（３００×１０６ｍ／ｓ）である。
このように、検知対象物の移動速度に応じた周波数の信号が得られるため、小便器前方に接近／離遠する対象物である使用者、或いは、使用者が排尿する尿流に応じた周波数成分のドップラ信号が出力されることになる。使用者である人体の動作速度と、排尿による尿流の動作速度は、それぞれ特定の周波数帯域であるため、それぞれの周波数帯域のみ通過させるフィルタ等を用いることにより、容易に人体の動作と尿流の信号を識別することが可能である。
【００２４】
また、前記制御部は、図３を用いて説明すると、信号抽出部によって抽出されたドップラ信号３１において、前記ドップラ信号の振幅が徐々に大きくなる波形であれば検知対象物はセンサ部に対して接近していることがわかり、ドップラ信号の振幅が徐々に小さくなる波形であれば検知対象物はセンサ部に対して離遠していることがわかる。
このように、信号抽出部から出力されるドップラ信号により検知対象物の接近及び離遠を判断する際には、図３に示すようなドップラ信号３１が出力された場合、ノイズレベルとドップラ信号出力との区別する閾値３２を設け、前期ドップラ信号が閾値を越えた後、制御部に内蔵されているメモリにドップラ信号を記憶させてゆき、前記ドップラ信号のピーク値（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ）の増減により検知対象物のセンサ部への接近／離遠を判断する。
また、前記ピーク値の増減は誤動作を防止する上でも、連続２点以上が同じ変化（ピーク値が増加なら増加、減少なら減少）をすることにより決定することが好ましい。
【００２５】
図４は、制御部の構成を示す構成図であり、次に制御部について説明する。
センサ部１２の信号抽出部により抽出されたドップラ信号は、アンプ４２により増幅した後、フィルタ４３により不要なノイズ成分を除去した出力信号として判定部４５に出力される。使用者の動きによる出力信号に基づいて判定部では、使用者が小便器に対して接近したのか、或いは離遠したのかを判断して、コントローラ４６の指示により洗浄水供給バルブ４７を開閉させる。
また、使用者の尿流による出力信号に基づいて、演算部４４は使用者の尿量に適する洗浄水量を決定し、コントローラ４６の指示によりバルブの開閉時間が決定される。
上記フィルタ４３とは、使用者の動きを検知する帯域フィルタと使用者の尿流を検知する帯域フィルタとを備えており、使用者の動きを検知する帯域は３０Ｈｚ〜７０Ｈｚ程度、使用者の尿流を検知する帯域は１２０Ｈｚ〜１８０Ｈｚ程度が好ましいものであり、フィルタに関しては回路定数によるハードウェアによるフィルタでも構わないし、ディジタルフィルタにようにソフトウェアによるフィルタでもよく、特に限定されるものではない。
【００２６】
さらに上記出力信号抽出方法として、フィルタを用いて行ったが、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算により周波数スペクトラムを求め、そのスペクトラム分布より使用者の動きによる信号か、或いは使用者の尿流に関する信号かを判断することも可能である。
上記センサ部４１の説明において、センサとして高周波数の電波の送受信によって生成されるドップラセンサについて述べたが、小便器使用者である人体および使用者の尿流を検知することが可能であれば、それに限定されるものではない。
【００２７】
以上の構成の自動洗浄機能付き小便器装置において、使用者が小便をした際の作用について、以下に説明する。
図５は、本発明の実施の形態に関わる制御部の制御フローを示すフローチャートである。前記制御部は使用者が小便器に対して接近することにより接近を検知する（Ｓ５１）。使用者の接近を検知することにより、判定部は使用者の存在有りと判断してコントローラは洗浄水供給バルブを開動作する（Ｓ５２）。ここでの洗浄水は、使用者による排尿前の予備的な洗浄（以後、前洗浄と呼ぶ）であり、小便器ボール面が濡れる程度で構わなく洗浄水量としては少量でよく、１００ｍｌあれば十分な量である。
使用者が小便器に近づいた後、前記制御部は使用者の排尿を待つ（Ｓ５３）。ここで使用者の尿流を検知した場合には、使用者が正常に排尿を行っていると判断して排尿終了後に小便器から離れる動作（Ｓ５４）を判断することにより、コントローラは洗浄水供給バルブを開動作する。洗浄水量は、Ｓ５３で検知した尿流検知時間に応じて尿流の検知時間が長ければ洗浄水量も多めに設定し、尿流の検知時間が短い場合には洗浄水量も少なめに設定されるため、適切な洗浄水量となり節水となるだけでなく、使用者の離遠動作により洗浄水供給バルブの開動作を行うため、従来の赤外線センサタイプの洗浄方式と違和感無く使用することが可能である。このときの洗浄水量を制御する手段としては、定流量弁を使用することにより地域や高層ビルのフロアなど、異なる水圧であっても洗浄水供給バルブの開時間を制御することで洗浄水量を制御することが可能となる。バルブの開時間は、５秒から１５秒を５段階くらいに分け、尿量を検知した時間に応じて決定する手段が考えられ、バルブの開閉時間の制御のみで洗浄水量を制御できるという容易さからも好ましいものである。或いは、バルブの開時間は、予め設定した計算式に基づいて尿流の検知時間から決定されても良い。
また、使用者が小便器から真っ直ぐ離れなかったり、着衣動作と一緒に小便器から離れることにより判定部で離遠判断ができないような出力信号になり、排尿終了後の小便器から離れる動作（Ｓ５４）が検知できなかった場合、使用者の検知信号が無くなった後に洗浄水供給バルブを開動作することで、未洗浄をなくすことが可能となる。このときの洗浄水量もＳ５３で検知した尿流検知時間に応じて決定され、適切な洗浄水量を流すことが可能である。また、洗浄水供給バルブの開動作のトリガーである使用者の検知信号が無くなった後とは、使用者の検知信号が無くなった直後とすることにより洗浄タイミングが従来の赤外線タイプの洗浄方式と違和感なく使用することが可能であり好ましいものである。
【００２８】
次に、使用者の接近を検知（Ｓ５１）して前洗浄を行った後、使用者の尿流を検知（Ｓ５３）できなかった場合について説明する。
使用者の接近を検知しているので小便器前方に使用者が存在しているのは確かである。ここで、尿流を検知できない理由として２つ考えられ、その１つは使用者が排尿を行っているにも関わらず、排尿量が少なく出力信号が得られない場合であり、もう１つは、小便器には近づいたが排尿を行わなかった２通りが考えられる。この場合、前記制御部は使用者が小便器に接近したことを検知した後、所定時間以上、使用者の動きを検知していることが継続することにより、コントローラは洗浄水供給バルブを開動作し、使用者の動きが所定時間以上継続しなければ、コントローラは使用者が排尿行為を行っていないと判断して洗浄水供給バルブを動作させない。その際の洗浄水量は、使用者の尿流が検知できていないため、使用者の検知時間により決定する。
ここで、前記所定時間は使用者が小便器に近づき、排尿行為を行っている時間を設定することが好ましく、実際に小便器に近づいて排尿行為を行ってから立ち去るまで短くとも１５秒程度の時間を有することから、１５秒程度に設定することが好ましい。
【００２９】
次に、使用者の接近を検知（Ｓ５１）できなかった場合について説明する。
使用者の小便器への接近を検知できない場合、考えられる理由としては使用者が小便器に対して近づいているにも関わらず検知できなかった場合と、使用者がまったく小便器に対して近づいていない場合の２通りが考えられる。後者の接近が検知できず、尿流も検知しない場合には、制御部は使用者が小便器前方には存在しないと判断して再び使用者の接近検知待ち状態となる。前者の使用者の接近を検知出来なかったが尿流を検知（Ｓ５６）した場合には、制御部は使用者が小便器に対して斜めに入ったなどの理由から接近を検知できなかったと判断し前洗浄を行う。その後、離遠を検知（Ｓ５９）することによりコントローラは洗浄水供給バルブの開動作を行う。このときの洗浄水量も使用者の尿流検知時間に応じて決定することにより、適切な洗浄水量を決定することができ、節水効果がある。
使用者の離遠を判断（Ｓ５９）できなかった場合にも、使用者の検知信号が無くなった後にコントローラから洗浄水供給バルブの開動作を行うことにより、未洗浄をなくすことが可能となる。
また、上記実施の形態において使用者の排尿前に行う予備的な洗浄（前洗浄）を行う前提で説明したが、ディップスイッチなどの切替手段により前洗浄の有無を選択可能としておくことで、設置者の融通が利き、使い勝手が向上する。
【００３０】
図６に本実施の形態における洗浄水供給バルブの開閉タイミングを示すタイムチャートを示す。
上記実施の形態において、使用者が小便器装置を使用しコントローラが洗浄水供給バルブの開動作（前洗浄を除く）を行い洗浄動作が終了した後に、所定時間は使用者の動作および排尿による尿流検知の禁止時間とし、信号として出力されても制御部では受け付けないこととする。上記構成により、例えば使用者が連続した場合など１人目が排尿行為を行った後に２人目が小便器に近づいた場合、前記禁止時間があることにより２人目の接近検知が行えたとしても、１人目の洗浄から時間が経っておらず便器ボール面は濡れている状態であるため、予備的な前洗浄を行う必要はなく無駄な洗浄水を流すことがない。
上記使用者の動作検知および尿流検知の禁止時間としては、１人目の使用者直後であっても２人目の使用者排尿後の洗浄は確実に行いたいため、２人目が排尿前若しくは遅くとも排尿中には上記禁止時間が解除されることが好ましく、小便器への接近から排尿、離遠まで、短い人で１５秒程度であることから、上記禁止時間として１０秒程度に設定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の自動洗浄機能付き小便器装置の構成を示す構成図。
【図２】本発明の自動洗浄機能付き小便器装置に関わるセンサ部の構成を示す構成図。
【図３】使用者が小便器に対して接近或いは離遠したときに信号抽出部より出力されるドップラ信号。
【図４】本発明の自動洗浄機能付き小便器装置に関わる制御部の構成を示す構成図。
【図５】本発明の実施の形態に関わる制御部の制御フローを示すフローチャート図。
【図６】本実施の形態における洗浄水供給バルブの開閉タイミングを示すタイムチャート図。
【符号の説明】
【００３２】
１１…小便器
１２…センサ部
１３…制御部
１４…給水部
１５…洗浄水吐水口
１６…トラップ部
１７…排水口
２１…発振部
２２…送信部
２３…受信部
２４…信号抽出部
２７…検知対象物
３１…ドップラ信号
３２…閾値
３３ａ〜３３ｃ、３４ａ〜３４ｃ…ピーク値
４２…アンプ
４３…フィルタ
４４…演算部
４５…判定部
４６…コントローラ
４７…洗浄水供給バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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